ES2972084T3 - Sistema de monitorización de seguridad - Google Patents

Abstract

Un sistema de monitoreo de seguridad que comprende: - una unidad central, que tiene al menos un transceptor de radiofrecuencia, y una unidad de control para controlar al menos un transceptor de radiofrecuencia, siendo configurable la unidad central para proporcionar un primer modo de comunicación RF y un largo alcance alternativo. modo de comunicación, soportando el primer modo de comunicación una tasa de bits máxima mayor que el modo de largo alcance, y soportando el modo de largo alcance un rango de transmisión mayor que el primer modo; - un nodo que comprende un transceptor de radiofrecuencia de nodo operable en el primer modo de comunicación, para comunicación directa con la unidad central, y en el modo de comunicación de largo alcance para comunicación directa con la unidad central, y un controlador para controlar el transceptor de radiofrecuencia de nodo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de monitorización de seguridad

Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema de monitorización de seguridad para monitorizar instalaciones, un nodo y una unidad central para dicho sistema, métodos de operación del sistema de monitorización de seguridad, el nodo y la unidad central, y un método para compensar las diferencias entre la frecuencia de operación de un oscilador de cristal de una unidad central de un sistema de monitorización de seguridad y un oscilador de cristal de un nodo del sistema de monitorización de seguridad.

Antecedentes

Los sistemas de monitorización de seguridad para monitorizar instalaciones generalmente proporcionan un medio para detectar la presencia y/o acciones de personas en las instalaciones y reaccionar ante eventos detectados. Comúnmente, tales sistemas incluyen sensores de diversos tipos para detectar la apertura y cierre de puertas y ventanas, o su intento de forzar o romper, detectores de movimiento para monitorizar espacios en busca de señales de movimiento, micrófonos para detectar sonidos como vidrios rotos y sensores de imágenes para capturar imágenes fijas o en movimiento de zonas monitorizadas. Dichos sistemas pueden ser autónomos, con indicadores de alarma, como sirenas y luces intermitentes, que pueden activarse en caso de que se detecte una condición de alarma. Tales instalaciones incluyen normalmente una unidad central que está acoplada a los sensores, detectores, cámaras, etc. (aquí generalmente denominadas "nodos"), y que procesa las notificaciones recibidas y determina una respuesta. La unidad central normalmente está conectada a los distintos nodos de forma inalámbrica, en lugar de mediante cables, ya que esto facilita la instalación (haciéndola más rápida y, por lo tanto, potencialmente más barata) y también proporciona algunas salvaguardias contra la desactivación efectiva de sensores/detectores al desconectarlos de la unidad central. De manera similar, para facilitar la instalación y mejorar la seguridad, los nodos de dichos sistemas suelen tener una fuente de alimentación autónoma, como una batería, en lugar de alimentación de red.

Alternativamente, un sistema de monitorización de seguridad puede incluir dicha instalación en un local, doméstico o comercial, que esté vinculado a una Estación Central de Monitorización (CMS) donde operadores normalmente humanos gestionan las respuestas requeridas por diferentes tipos de alarmas y notificaciones. En tales sistemas monitorizados centralmente, la unidad central en la instalación de las instalaciones generalmente procesa las notificaciones recibidas de los nodos en la instalación y notifica a la Estación Central de Monitorización solo algunas de ellas, dependiendo de la configuración del sistema y la naturaleza de los eventos detectados. En tal configuración, la unidad central de la instalación actúa efectivamente como puerta de enlace entre los nodos y la estación central de monitorización.

Con conectividad inalámbrica entre los nodos y la unidad central, el área que puede protegerse mediante un sistema de monitorización de seguridad dependerá del alcance de las señales inalámbricas. A medida que las viviendas son cada vez más grandes y existe la necesidad de proteger también los anexos de los edificios, el alcance de las señales inalámbricas se convierte en el factor limitante.

Tanto en los sistemas de vigilancia de seguridad gestionados centralmente como en los autónomos, una de las cuestiones más importantes, desde una perspectiva práctica, es la duración de la batería de los nodos de la instalación, es decir, la duración de la batería de los distintos detectores, sensores, cámaras, etc. Obviamente, si la batería de un nodo pierde suficiente energía, es posible que el nodo no pueda detectar un cambio de estado o contactar con la unidad central y, en consecuencia, la instalación de seguridad desarrolla un punto débil donde un intruso puede acceder a las instalaciones sin ser detectado. En el caso de los sistemas gestionados de forma centralizada, normalmente es responsabilidad de la empresa que gestiona el sistema, y no del propietario u ocupante de las instalaciones, cambiar las baterías y, obviamente, cuanto más corta sea la duración de las baterías en los nodos, más frecuentes serán las visitas al sitio y el mayor será el coste administrativo. En consecuencia, controlar el consumo de energía en los nodos es una alta prioridad.

Tanto en los sistemas de monitorización de seguridad gestionados centralmente como en los autónomos, también es deseable que los nodos y otros elementos del sistema tengan una larga vida útil, por ejemplo de al menos 10 a 15 años, a pesar de que los osciladores controlados por cristal utilizados tanto en nodos como en la unidad central se puede esperar que cambien significativamente su frecuencia de resonancia durante esta escala de tiempo.

Además de esto, es muy importante garantizar una entrega rápida y oportuna de notificaciones y alarmas desde el nodo al CMS.

El documento EP2542011A1 se refiere a una técnica ágil de sincronización de radio de frecuencia de escuchar antes de hablar. Un sistema de comunicación por radiofrecuencia incluye un transmisor que selecciona un canal de frecuencia entre múltiples canales de frecuencia disponibles para el transmisor y un receptor, escucha para asegurarse de que un canal seleccionado no se utilice antes de transmitir y envía un preámbulo más largo que el tiempo de escaneo del receptor durante el cual el receptor está operativo para escanear todos los canales de frecuencia disponibles para el transmisor y el receptor para el preámbulo. Esto permite a los receptores escanear todos los canales para encontrar el preámbulo y fijarse en el nuevo canal para recibir datos transmitidos posteriormente mientras se transmite el preámbulo sin conocimiento previo de la nueva frecuencia del transmisor. En un ejemplo adicional, los datos de preámbulo transmitidos comprenden datos codificados que los receptores pueden leer y reconocer como dirigidos al receptor previsto, asegurando que el transmisor restablezca un enlace de comunicaciones con el receptor o receptores previstos.

Se dice que el uso de radios de escaneo en un entorno de radio de escucha antes de hablar con frecuencia ágil permite que la radio transmisora determine si un canal está ocupado o tiene un alto nivel de ruido o interferencia antes de cambiar las frecuencias, de modo que el transmisor pueda simplemente seleccionar otra frecuencia o canal y transmitir una vez que se haya determinado que un canal está disponible. Se dice que otra ventaja de utilizar un sistema de escuchar antes de hablar es que exime al transmisor de esta limitación del ciclo de trabajo "ya que se supone que el sistema de escuchar antes de hablar impone cierta equidad en el uso del tiempo disponible en un tiempo limitado". Esto hace que las radios de 868MHz que emplean tecnologías de escuchar antes de hablar sean deseables porque no están sujetas a las limitaciones del ciclo de trabajo impuestas para garantizar que otros dispositivos tengan la oportunidad de utilizar los mismos canales de frecuencia".

Compendio

La invención está definida por las reivindicaciones independientes 1,3 y 8 y por la reivindicación 13.

Según un primer aspecto, la presente invención proporciona un método para compensar las diferencias entre la frecuencia de operación de un oscilador de cristal de una unidad central de un sistema de monitorización de seguridad y un oscilador de cristal de un nodo del sistema de monitorización de seguridad, comprendiendo el método:

sintonizar un receptor de la unidad central a un primer subcanal de frecuencia de múltiples subcanales de frecuencia que juntos forman un canal de frecuencia más amplio predeterminado;

escuchar un preámbulo desde el nodo en el primer subcanal de frecuencia;

en el caso de que no se reciba ningún preámbulo válido en el primer subcanal de frecuencia dentro de un período predeterminado, sintonizar el receptor a un segundo de los múltiples subcanales de frecuencia y escuchar un preámbulo desde el nodo en el segundo subcanal de frecuencia; y repetir el proceso de sintonización y escucha hasta que se reciba un preámbulo válido o hasta que se hayan utilizado todos los múltiples subcanales de frecuencia;

en el caso de que se reciba un preámbulo válido en uno de los múltiples subcanales de frecuencia, escuchar una palabra de sincronización, y al detectar una palabra de sincronización válida, provocar que un transceptor de radiofrecuencia de la unidad central transmita un acuse de recibo en una radiofrecuencia dentro del canal de frecuencia predeterminado;

detectar una compensación entre la radiofrecuencia de la portadora en la que se recibió el preámbulo válido y la frecuencia central del canal de frecuencia predeterminado;

en el caso de que la compensación supere un umbral predeterminado, transmitir desde la unidad central información relativa a la compensación para permitir que el nodo ajuste la frecuencia de operación de un transceptor del nodo basándose en la información.

Dicho método puede comprender además ajustar la frecuencia de operación del nodo (114, 118, 125, 126) en función de la información relativa a la compensación.

Según un segundo aspecto, la presente invención proporciona una unidad central para un sistema de monitorización de seguridad, teniendo la unidad central al menos un transceptor de radiofrecuencia, y un controlador para controlar al menos un transceptor de radiofrecuencia, siendo la unidad central configurable para proporcionar un primer modo de comunicación RF y un modo de comunicación alternativo de largo alcance, soportando el primer modo de comunicación una tasa de bits máxima mayor que el modo de largo alcance, y soportando el modo de largo alcance un rango de transmisión mayor que el primer modo; el controlador está configurado para:

controlar un transceptor de radiofrecuencia de la unidad central para sintonizar uno de los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes que juntos forman el canal de comunicación de largo alcance y para escuchar un preámbulo transmitido por un nodo del sistema de monitorización de seguridad, y en el caso de que no se detecte ningún preámbulo dentro de un período predeterminado para controlar dicho transceptor de radiofrecuencia de la unidad central para sintonizar otro de los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes para escuchar un preámbulo transmitido por el nodo, y repetir este procedimiento hasta que se han utilizado todos los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes o se ha detectado un preámbulo;

y, en el caso de que se detecte un preámbulo, escuchar una palabra de sincronización, y tras la detección de una palabra de sincronización válida hacer que un transceptor de radiofrecuencia de la unidad central transmita un acuse de recibo en una radiofrecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance y, posteriormente, comunicarse con el nodo usando una frecuencia de radio dentro del canal de comunicación de largo alcance; en el que la unidad central está configurada, basándose en la frecuencia en la que se recibió el preámbulo del nodo, para estimar la precisión de un oscilador de cristal del nodo, y si la precisión estimada es menor que un nivel predeterminado para proporcionar una señal de retroalimentación al nodo, basándose en esa estimación, para permitir que el nodo compense la inexactitud del oscilador de cristal al sintonizar el transceptor de radiofrecuencia del nodo.

En unidades centrales según el segundo aspecto, el controlador de la unidad central puede configurarse para transmitir el acuse de recibo en el subcanal de radiofrecuencia en el que se recibió la palabra de sincronización válida.

En tales unidades centrales, los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes pueden ser subcanales virtuales contiguos dentro de un canal de comunicaciones de largo alcance que está definido por un par de bandas de guarda.

Dichas unidades centrales pueden configurarse para usar el mismo transceptor de radiofrecuencia para transmitir mensajes usando el primer modo de comunicación RF y usando el modo de comunicación de largo alcance.

En dichas unidades centrales, el transceptor de radiofrecuencia que se utiliza para sintonizar los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes y para escuchar un preámbulo transmitido por el nodo puede configurarse para utilizar la Llegada de Señal Digital (DSA) para detectar un patrón de preámbulo válido.

Las unidades centrales según cualquier variante del segundo aspecto podrán configurarse para determinar el RSSI para comunicaciones recibidas desde el nodo (114, 118, 125, 126) utilizando el modo de comunicación de largo alcance, y opcionalmente en el caso de que el RSSI determinado esté por encima de un umbral predeterminado, la unidad (110) central puede configurarse para emitir una instrucción al nodo (114, 118, 125, 126) para cambiar del modo de comunicación de largo alcance al primer modo de comunicación.

Según un tercer aspecto, la presente invención proporciona un nodo para un sistema de monitorización de seguridad, teniendo el nodo un transceptor de radiofrecuencia de nodo configurable para proporcionar un primer modo de comunicación RF y un modo de comunicación alternativo de largo alcance, soportando el primer modo de comunicación una tasa de bits máxima más alta que el modo de largo alcance, y el modo de largo alcance admite un rango de transmisión mayor que el primer modo;

el controlador del nodo que se está configurando para:

intentar establecer comunicación con una unidad central del sistema de monitorización de seguridad utilizando el modo de comunicación de largo alcance mediante:

transmitir un mensaje que comprende un preámbulo seguido de una palabra de sincronización en una frecuencia dentro de un canal de comunicaciones de largo alcance, y

escuchar un acuse de recibo procedente de la unidad central en una frecuencia dentro del canal de comunicaciones de largo alcance;

y, en el caso de que se reciba un acuse de recibo de la unidad central en una de las múltiples frecuencias diferentes, comunicarse con la unidad central utilizando una frecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance; en el que el controlador (350) de nodo está configurado para utilizar una señal de retroalimentación del oscilador de cristal procedente de la unidad central para compensar la inexactitud del oscilador (360) de cristal al sintonizar el transceptor (340) de radiofrecuencia del nodo.

Con el nodo del tercer aspecto, el controlador de nodo puede configurarse para controlar el transceptor de nodo para comunicarse con la unidad central utilizando la frecuencia en la que se recibió un acuse de recibo de la unidad central.

El nodo del tercer aspecto puede configurarse, al activarse inicialmente, para intentar establecer comunicación directa con la unidad central usando el primer modo de comunicación RF y, si el nodo no puede establecer comunicación directa con la unidad central usando el primer configuración, para intentar establecer comunicación directa con la unidad central utilizando el modo de comunicación de largo alcance.

El nodo del tercer aspecto puede configurarse además, cuando intenta establecer comunicación directa con la unidad central usando el primer modo de comunicación RF, para intentar primero la comunicación usando la frecuencia en la que el nodo recibió por última vez un acuse de recibo de la unidad central.

El nodo puede configurarse además, al establecer comunicación directa con la unidad central para recibir un acuse de recibo de la unidad central para intercambiar claves de seguridad y configuraciones del sistema usando el modo de comunicación que fue utilizado por el nodo para establecer comunicación directa con la unidad central, y posteriormente comunicarse con la unidad central directamente utilizando ese modo de comunicación.

Según un cuarto aspecto, se proporciona un sistema de monitorización de seguridad que comprende una unidad central según el segundo aspecto y uno o más nodos según el tercer aspecto.

En los sistemas de monitorización de seguridad del cuarto aspecto, el controlador de la unidad central puede configurarse para transmitir el acuse de recibo en el subcanal de radiofrecuencia en el que se recibieron el preámbulo y la palabra de sincronización válida, estando configurado el controlador de nodo para controlar el transceptor de nodo para transmitir en la frecuencia central del canal de comunicaciones de largo alcance.

En los sistemas de monitorización de seguridad del cuarto aspecto, el controlador de nodo puede configurarse para controlar el transceptor de nodo para transmitir en la frecuencia central del canal de comunicaciones de largo alcance.

En los sistemas de monitorización de seguridad del cuarto aspecto, los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes pueden ser subcanales virtuales contiguos dentro de un canal de comunicaciones de largo alcance que está definido por un par de bandas de guarda.

Los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes pueden ser proporcionados por al menos 6 subcanales virtuales de radio diferentes, por ejemplo 8 o 10 subcanales.

Cada uno de los subcanales puede abarcar un rango de frecuencia de no más de 5 kHz, por ejemplo cada uno de los subcanales puede abarcar un rango de frecuencia de entre 1,5 y 3 kHz.

En cualquiera de estos sistemas de monitorización de seguridad, el nodo puede configurarse para intentar establecer comunicación con la unidad central usando el primer modo de comunicación antes de intentar establecer comunicación con la unidad central usando el modo de comunicación de largo alcance, y solo si no se puede establecer la comunicación con la unidad central usando el primer modo de comunicación para intentar establecer comunicación con la unidad central usando el modo de comunicación de largo alcance.

En cualquiera de estos sistemas de monitorización de seguridad, la unidad central puede configurarse para usar el mismo transceptor de radiofrecuencia para transmitir mensajes usando el primer modo de comunicación RF y usando el modo de comunicación de largo alcance.

En cualquiera de estos sistemas de monitorización de seguridad, los preámbulos transmitidos por el nodo en el modo de largo alcance pueden tener al menos 10 bytes de longitud, por ejemplo al menos 12 bytes o al menos 15 o 16 bytes de longitud.

En cualquiera de estos sistemas de monitorización de seguridad, la tasa de datos del modo de comunicación de largo alcance puede ser del 20% o menos, por ejemplo el 10%, de la tasa de datos del primer modo de comunicación RF.

En cualquiera de estos sistemas de monitorización de seguridad, el modo de comunicación de largo alcance puede operar en la banda ISM g3 de 869,4 - 869,65 MHz, en la banda ISM de 869,65 a 869,7 MHz o en la banda ISM g4 de 869,7 a 870,0 MHz.

En cualquiera de estos sistemas de monitorización de seguridad, el primer modo de comunicación RF puede operar en la banda ISM g1 de 868,0 - 868,6 MHz o en la banda ISM g2 de 868,7 a 869,2 MHz.

En cualquiera de estos sistemas de monitorización de seguridad, el transceptor de radiofrecuencia de la unidad central que se usa para sintonizar uno de los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes y para escuchar un preámbulo transmitido por el nodo que está configurado preferiblemente para usar Llegada de Señal Digital (DSA). para detectar un patrón de preámbulo válido. Esto permite que la unidad central reconozca patrones de preámbulo rápidamente, lo que significa que el bloqueo de frecuencia entre la unidad central y el nodo se puede lograr más rápidamente.

Según un quinto aspecto, un ejemplo no reivindicado proporciona un método para operar un sistema de monitorización de seguridad, comprendiendo el sistema:

una unidad central, que tiene al menos un transceptor de radiofrecuencia, y una unidad de control para controlar al menos un transceptor de radiofrecuencia, siendo configurable la unidad central para proporcionar un primer modo de comunicación RF y un modo de comunicación alternativo de largo alcance, el primer modo de comunicación que soporta una tasa de bits máxima más alta que el modo de largo alcance, y el modo de largo alcance que soporta un rango de transmisión mayor que el primer modo;

un nodo que comprende un transceptor de radiofrecuencia de nodo operable en el primer modo de comunicación, para comunicación directa con la unidad central, y en el modo de comunicación de largo alcance para comunicación directa con la unidad central, y un controlador para controlar el transceptor de radiofrecuencia de nodo;

el método que comprende:

intentar, utilizando el controlador del nodo, establecer comunicación con la unidad central utilizando el modo de comunicación de largo alcance mediante:

transmitir un mensaje que comprende un preámbulo seguido de una palabra de sincronización en una frecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance, y

escuchar un acuse de recibo procedente de la unidad central en una frecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance;

y, en el caso de que se reciba un acuse de recibo desde la unidad central en una frecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance, comunicarse con la unidad central usando una frecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance; y

controlar, utilizando la unidad de control de la unidad central, un transceptor de radiofrecuencia de la unidad central para sintonizar uno de los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes que juntos forman el canal de comunicación de largo alcance y escuchar un preámbulo transmitido por el nodo y en el caso de que no se detecte ningún preámbulo dentro de un período predeterminado, controlar el transceptor de radiofrecuencia de la unidad central para sintonizar otro de los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes para escuchar un preámbulo transmitido por el nodo, y repetir este procedimiento hasta que se han utilizado todos los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes o se ha detectado un preámbulo;

y, en el caso de que se detecte un preámbulo, escuchar una palabra de sincronización y, tras la detección de una palabra de sincronización válida, hacer que un transceptor de radiofrecuencia de la unidad central transmita un acuse de recibo en una radiofrecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance; el método comprende además que la unidad central estima, basándose en la frecuencia en la que se recibió el mensaje del nodo, la precisión de un oscilador de cristal del nodo, y si la precisión estimada es menor que un nivel predeterminado, proporciona una señal de retroalimentación al nodo, basado en esa estimación; y el controlador de nodo utiliza la señal de retroalimentación proporcionada por la unidad central para compensar la inexactitud del oscilador de cristal al sintonizar el transceptor de radiofrecuencia del nodo.

Según un sexto aspecto, un ejemplo no reivindicado proporciona un método para operar una unidad central de un sistema de monitorización de seguridad,

teniendo la unidad central al menos un transceptor de radiofrecuencia, y un controlador para controlar al menos un transceptor de radiofrecuencia, siendo configurable la unidad central para proporcionar un primer modo de comunicación RF y un modo de comunicación alternativo de largo alcance, soportando el primer modo de comunicación un tasa de bits máxima más alta que el modo de largo alcance, y el modo de largo alcance soporta un rango de transmisión mayor que el primer modo;

el método que comprende:

controlar un transceptor de radiofrecuencia de la unidad central para sintonizar uno de los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes que juntos forman un canal de comunicación de largo alcance y escuchar un preámbulo transmitido por el nodo, y en el caso de que no se detecte preámbulo dentro de un período predeterminado controlar dicho transceptor de radiofrecuencia de la unidad central para sintonizar otro de los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes y escuchar un preámbulo transmitido por el nodo, y repetir este procedimiento hasta que todas las múltiples frecuencias de radio diferentes se han utilizado subcanales o se ha detectado un preámbulo;

y, en el caso de que se detecte un preámbulo, escuchar una palabra de sincronización, y al detectar una palabra de sincronización válida, provocar que un transceptor de radiofrecuencia de la unidad central transmita un acuse de recibo en una radiofrecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance, y, posteriormente comunicarse con el nodo usando una radiofrecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance; el método comprende además estimar, basándose en la frecuencia en la que se recibió el preámbulo del nodo, la precisión de un oscilador de cristal del nodo, y si la precisión estimada es menor que un nivel predeterminado para proporcionar una señal de retroalimentación al nodo, basándose en esa estimación, para permitir que el nodo compense la inexactitud del oscilador de cristal al sintonizar el transceptor de radiofrecuencia del nodo.

En el método de cualquiera de los aspectos quinto o sexto de la invención, los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes son preferiblemente subcanales virtuales contiguos dentro de un canal de comunicaciones que está definido por un par de bandas de guarda.

Según un séptimo aspecto, un ejemplo no reivindicado proporciona un método para operar un nodo de un sistema de monitorización de seguridad, teniendo el nodo un transceptor de radiofrecuencia de nodo configurable para proporcionar un primer modo de comunicación RF y un modo de comunicación alternativo de largo alcance, el primero modo de comunicación que soporta una tasa de bits máxima mayor que el modo de largo alcance, y el modo de largo alcance que soporta un rango de transmisión mayor que el primer modo;

el método que comprende:

intentar establecer comunicación con la unidad central utilizando el modo de comunicación de largo alcance mediante:

transmitir un mensaje que comprende un preámbulo seguido de una palabra de sincronización en una frecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance, y

escuchar un acuse de recibo procedente de la unidad central en una frecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance;

y, en el caso de que se reciba un acuse de recibo desde la unidad central en una frecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance, comunicarse con la unidad central usando una frecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance; el método comprende además que el controlador de nodo utilice una señal de retroalimentación del oscilador de cristal procedente de la unidad central para compensar la inexactitud del oscilador de cristal al sintonizar el transceptor de radiofrecuencia del nodo.

En cualquiera de los aspectos primero a séptimo, el intento del nodo de comunicarse con la unidad central puede ser consecuencia de que el nodo sea activado por un evento tal como detección de la apertura de una puerta o ventana, detección de movimiento, etc. Alternativamente , el intento del nodo de comunicarse puede ocurrir cuando se registra con la unidad central, por ejemplo, un registro periódico para actualizaciones o sincronización.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirán realizaciones de la invención, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una visión general de un sistema de monitorización de seguridad según un primer aspecto de la invención;

La Figura 2 es un dibujo esquemático que muestra con más detalle características de la puerta de enlace o unidad central de la Figura 1; y

La Figura 3 es un dibujo esquemático que muestra características de un nodo del sistema de monitorización de seguridad según una realización de la invención.

Descripción detallada de realizaciones

De ahora en adelante, ciertas realizaciones se describirán más completamente con referencia a los dibujos adjuntos. Sin embargo, la invención puede realizarse de muchas formas diferentes y no debe considerarse limitada a las realizaciones establecidas en el presente documento; más bien, estas realizaciones se proporcionan a modo de ejemplo para que esta descripción sea minuciosa y completa, y transmita plenamente el alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas, a los expertos en la técnica.

Descripción específica

Generalmente, en sistemas de alta seguridad, los nodos están en contacto bidireccional con la unidad central, pudiendo recibir información desde, así como enviar información a, la Unidad 110 Central. Por ejemplo, algunas instalaciones de monitorización de seguridad pueden funcionar de forma sincronizada, teniendo cada uno de los nodos un reloj interno que debe mantenerse sincronizado con el reloj maestro en la Unidad 110 Central. Para mantener la sincronización, la unidad central puede enviar señales de baliza periódicas, y los nodos escuchan periódicamente estas y ajustan su sincronización de reloj según sea necesario. Dicha sincronización puede ayudar a garantizar que varios nodos puedan comunicarse con la unidad central, en caso de detectar un incidente, sin que las transmisiones de los nodos colisionen. Normalmente, estos sistemas de radio de baja potencia utilizan canales de radio ISM y protocolos diseñados para reducir el consumo de energía.

Cuando no se escuchan las balizas de sincronización y cuando no se envía una notificación de evento, las radios de los nodos suelen estar en un estado de suspensión de bajo consumo de energía. Algunos detectores y sensores, como los interruptores magnéticos utilizados en puertas y ventanas y los detectores PIR, prácticamente no consumen energía mientras esperan detectar un evento. Pero otros detectores, como las cámaras, necesitan tener una funcionalidad de alta potencia y apagarse para evitar consumir energía; por lo general, solo se encienden cuando se activan debido a la funcionalidad de batería baja del detector, o cuando ellos u otro sensor asociado detectan movimiento o cuando se le indica que se enciendan por la Unidad 110 Central.

En general, los nodos pueden notificar eventos a la unidad central con sólo cantidades muy modestas de datos. Las principales excepciones son los sensores que proporcionan datos de imagen, los sensores de imagen (generalmente cámaras de algún tipo) y los que proporcionan datos de sonido (micrófonos), cada uno de los cuales puede producir cantidades significativas de datos. Aunque, por supuesto, es posible enviar cantidades tan grandes de datos a través de un canal de baja tasa de bits, esto requiere un tiempo considerable, lo que significa que el transceptor debe estar encendido al menos durante la transmisión y, en consecuencia, consume mucha energía. Además, en muchas frecuencias existen regulaciones que controlan cuánto tiempo se le permite a un dispositivo transmitir de forma inalámbrica dentro de un cierto período de tiempo. Si un sensor como un PIR o un sensor de apertura de puerta/ventana ha detectado un evento y hay, por ejemplo, una cámara de vídeo capaz de monitorizar una zona que incluye la ubicación del evento, sería deseable poder transferir imágenes utilizables y fotogramas de vídeo a la unidad central tan pronto como sea posible para que se pueda determinar la naturaleza y escala de la amenaza - y para que en un sistema monitorizado centralmente las imágenes/secuencia de vídeo se puedan enviar al CMS 200 para su análisis y acción.

Los sistemas de monitorización de seguridad generalmente incluyen muchos nodos. En general, cuando un nodo en un sistema detecta un incidente, la mayoría de los otros nodos en el sistema no detectan un incidente pero permanecen armados listos para detectar otro incidente. La unidad central recibe una señal del nodo que ha detectado un incidente y puede responder a esto señalizando al nodo o a los nodos adyacentes, además de posiblemente comunicarse con el CMS 200. Pero es deseable que la unidad central continúe escuchando por informes de otros incidentes de otros nodos, así como para enviar señales a los otros nodos para control y otros fines, mientras se intercambian comunicaciones con el o los nodos en el sitio del incidente informado. Con este fin, en realizaciones de la invención, la unidad central incluye preferiblemente al menos dos transceptores para comunicación simultánea con los nodos del sistema de monitorización para proporcionar diversidad. Preferiblemente, cada uno de los al menos dos transceptores es sintonizable. Preferiblemente, uno de los transceptores está dedicado al modo de comunicación de largo alcance, mientras que otro de los transceptores está dedicado a proporcionar un canal de tasa de datos más alta (por ejemplo, un enlace de comunicación estándar).

La Figura 1 es una visión general de un sistema de monitorización de seguridad según un primer aspecto de la invención. La figura muestra una instalación 100 doméstica estilizada de un sistema de monitorización según una realización de la invención, y un centro de monitorización (Estación Central de Monitorización) 200 que soporta la instalación doméstica. La instalación 100 incluye una puerta de enlace o unidad central, 110, también denominada unidad de control, que está conectada al centro 200 de monitorización mediante una conexión 150 de datos. La conexión 150 de datos puede proporcionarse a través de una línea telefónica, una banda ancha conexión a Internet, Ethernet, una conexión de datos dedicada, o de forma inalámbrica, por ejemplo usando una red LTE o GSM, y en general existirán múltiples de estas opciones para cualquier instalación, de modo que haya seguridad y diversidad de conexión entre la puerta 110 de enlace y el centro 200 de monitorización. Para seguridad adicional, la Unidad 110 Central, los sensores y nodos del sistema, y el centro de monitorización pueden estar todos provistos de medios para soportar una conexión de radio ISM, por ejemplo en la banda de frecuencia europea de 863 a 870MHz, preferiblemente una configurado para resistir interferencias.

La instalación 100 doméstica implica una disposición típica donde las puertas 120 exteriores y ventanas 124 están equipadas con sensores 114, por ejemplo sensores de contacto magnético, para detectar la apertura de la puerta o ventana, y/o sensores de contacto magnético y de choque (que también incluyen un acelerómetro, por ejemplo para detectar intentos de romper la ventana o la puerta). Cada una de las habitaciones del edificio que tiene la instalación puede estar provista de un detector 116 combinado de fuego/humo. Además, varias habitaciones tienen detectores 118 de movimiento, tales como detectores de infrarrojos pasivos (PIR), para detectar movimiento dentro de una zona observada dentro del habitación. La puerta 120 de entrada del edificio conduce a un vestíbulo que también tiene puertas internas a varias habitaciones de la casa. La sala es vigilada por una cámara 125 de vídeo que tiene un detector de movimiento asociado o integrado. De manera similar, la cocina a la que se accede por la puerta 121 trasera está controlada por una cámara 126 de vídeo que incluye un detector de movimiento. Cada uno de los sensores, detectores y cámaras de vídeo, a los que a lo largo de esta especificación se les puede denominar genéricamente nodos, incluye una interfaz inalámbrica mediante la cual puede comunicarse con la Unidad 110 Central. La Unidad 110 Central incluye preferiblemente un primer y un segundo transceptores (no mostrado) con antenas 130 y 132 asociadas para comunicación con los sensores, detectores y cámaras de video. Además, la Unidad 110 Central puede incluir al menos un transceptor adicional con una antena 134 para comunicación inalámbrica con el centro de monitorización. Además, la Unidad 110 Central puede incluir una disposición de antena dedicada, y un transmisor/receptor o transceptor asociado, para Wi-Fi, por ejemplo para conectarse a un punto 180 de acceso Wi-Fi doméstico. El punto de acceso Wi-Fi también puede proporcionar uno de los medios de acceso al centro 200 de monitorización. Opcionalmente, la Unidad 110 Central puede funcionar en sí misma como un punto de acceso Wi-Fi, con una conexión (por ejemplo, una conexión por cable) a un proveedor de servicios de Internet, para proporcionar cobertura Wi-Fi dentro del edificio en lugar del punto 180 de acceso Wi-Fi. Uno o más de los nodos del sistema, por ejemplo nodos que incluyen un sensor de imagen tal como una cámara de vídeo, también pueden incluir funcionalidad Wi-Fi además de un ISM o similar transceptor.

Algunas instalaciones pueden incluir más de una unidad central (CU), por ejemplo dos unidades centrales, para proporcionar una copia de seguridad a prueba de fallos. En general, en este tipo de instalaciones de múltiples CU, las dos CU trabajan juntas en paralelo. Sin embargo, en algunas instalaciones las dos CU podrán trabajar en paralelo en comunicación con alguno de los nodos de la instalación doméstica e individualmente en comunicación con otros nodos de la instalación doméstica. Este último puede ser el caso cuando CU se utiliza como extensor de alcance en instalaciones domésticas que cubren instalaciones más grandes. Es decir, si hay dos CU, funcionan en paralelo pero un nodo solo está conectado a una de las CU a la vez, y esa CU es responsable de todas las comunicaciones con el nodo, mientras que la otra CU puede escuchar todas y comprender todas las comunicaciones entre los otros dos, si no se trata de un escenario de ampliación de alcance.

En una instalación 100 doméstica, la Unidad 110 Central normalmente tiene conocimiento de todos los nodos comprendidos en la instalación 100. Cada nodo puede tener un identificador de nodo único o un número de serie que se usa para identificar el nodo. Cada nodo puede tener diferentes funcionalidades asociadas, como por ejemplo. capacidades de video, detección de movimiento, imágenes fijas, grabación de audio, tasas de comunicación, etc. Algunas o todas las capacidades pueden comunicarse desde el nodo a la Unidad Central durante un procedimiento de inicio de sesión durante la configuración de la instalación 100. Alternativamente y/o adicionalmente, algunas o todas las capacidades pueden comunicarse a la Unidad Central desde el nodo a petición de la Unidad 110 Central.

Alternativamente y/o adicionalmente, algunas o todas las capacidades pueden ser recuperadas, por la Unidad 110 Central, del CMS 200.

La Figura 2 es un dibujo esquemático que muestra con más detalle características de la puerta de enlace o Unidad 110 Central de la Figura 1. La puerta 110 de enlace incluye un primer transceptor 230 acoplado a la primera antena 130 y, opcionalmente, un segundo transceptor 232 acoplado a una segunda antena 132. Cada uno de los transceptores 230 y 232 puede transmitir y recibir, pero un transceptor no puede transmitir y recibir al mismo tiempo. Por lo tanto, cada uno de los transceptores 230, 232 funciona en semidúplex. Preferiblemente, un transceptor utilizará la misma frecuencia para transmitir y recibir (aunque, por supuesto, si los dos transceptores van a funcionar simultáneamente pero en modos opuestos, funcionarán en frecuencias diferentes). Los transceptores 230, 232 pueden disponerse de manera que un transceptor 230 utilice una primera frecuencia para transmitir y recibir y el segundo transceptor 232 utilice la misma primera frecuencia para transmitir y recibir, es decir, los transceptores están dispuestos para funcionar en una disposición similar a la diversidad. Como alternativa, el segundo transceptor puede, dependiendo de la configuración, estar dispuesto para utilizar una segunda frecuencia para transmitir y/o recibir. Los transceptores 230 y 232 están acoplados a un controlador 250 mediante un bus. El controlador 250 también está conectado a una interfaz 260 de red mediante la cual se puede proporcionar al controlador 250 una conexión por cable a Internet y por lo tanto al centro 200 de monitorización. El controlador 250 también está acoplado a una memoria 270 que puede almacenar datos recibidos de los distintos nodos de la instalación, por ejemplo datos de eventos, sonidos, imágenes y datos de vídeo. La Unidad 110 Central también incluye un oscilador 251 de cristal, que es preferiblemente un oscilador de cristal controlado por temperatura o por horno. Esto se utiliza para la sincronización del sistema y también para el control de frecuencia de los transceptores. La puerta 110 de enlace incluye una fuente 262 de alimentación que está acoplada a una fuente de alimentación doméstica, de la que la puerta 110 de enlace generalmente obtiene energía, y un paquete 264 de baterías de respaldo que proporciona energía a la puerta de enlace en caso de fallo del suministro de energía principal. Opcionalmente, como se muestra, la Unidad 110 Central incluye un transceptor 240 Wi-Fi y una disposición 242 de antena asociada, que puede usarse para comunicación con cualquiera de los nodos que esté habilitado para Wi-Fi. El nodo habilitado para Wi-Fi puede ser un control remoto o panel de control que puede, por ejemplo, estar ubicado cerca de la entrada principal del edificio para permitir al ocupante armar o desarmar el sistema desde cerca de la entrada principal, o puede, por ejemplo, ser un dispositivo de captura de imágenes, como una cámara de vídeo. De manera similar, opcionalmente se puede proporcionar una interfaz que permita la comunicación bidireccional a través de una Red Móvil Terrestre Pública (PLm N), tal como GSM o LTE. Opcionalmente, se puede proporcionar una tercera antena 134 y un transceptor 234 ISM asociado, por ejemplo, para comunicación con el centro 200 de monitorización a través de, por ejemplo, la banda de frecuencia europea de 863MHz a 870MHz.

Tanto el primer como el segundo transceptor pueden ser dispositivos ISM sintonizables, que funcionan, por ejemplo, en la banda de frecuencia europea de 863 MHz a 870 MHz o en la banda de 915 MHz (que puede abarcar 902-928 MHz o 915-928 MHz dependiendo del país). En particular, ambos dispositivos pueden sintonizarse, es decir, pueden sintonizarse, a las frecuencias dentro de las subbandas acordadas reglamentariamente dentro de esta banda de frecuencia definida. Alternativamente, el primer transceptor y el segundo transceptor, si están presentes, pueden tener diferentes rangos de sintonización y, opcionalmente, existe cierta superposición entre estos rangos.

Además, al menos el segundo transceptor 232 puede usarse para soportar un canal de largo alcance, que tenga una tasa de símbolos o una tasa de bits significativamente más baja que el otro, que no ofrece el primer transceptor, pero esto no requiere que los transceptores primero y segundo sean técnicamente diferentes, ya que pueden compartir las mismas capacidades técnicas inherentes. Pero el controlador de la puerta de enlace está configurado para ofrecer uno o más canales de comunicación operados a través del segundo transceptor que pueden proporcionar un alcance más largo que el que proporcionan los canales de comunicación operados a través del primer transceptor. Tenga en cuenta que el segundo transceptor también puede usarse como un transceptor de diversidad que opera en los mismos canales que el primer transceptor, pero en cualquier instante el primer y el segundo transceptor operarán en frecuencias que son lo suficientemente diferentes como para no interferir entre sí. En particular, el segundo transceptor se puede utilizar para soportar lo que se puede denominar un canal de largo alcance según una segunda configuración, mientras que el primer transceptor se utiliza para soportar un canal de alcance normal según una primera configuración. Si la unidad central solo tiene un transceptor para comunicación con los nodos del sistema de monitorización de seguridad, ese transceptor puede cambiar entre la primera y la segunda configuración según sea necesario, bajo el control de un controlador de la unidad central, como se explicará.

Para ayudar a comprender algunas realizaciones, las siguientes secciones describirán brevemente alguna información general sobre la comunicación inalámbrica. Dentro de las comunicaciones inalámbricas existen varios parámetros que determinan la posibilidad de transmisión y recepción exitosa de un paquete. La posibilidad de que un paquete no se reciba y/o decodifique exitosamente se conoce como T asa de Errores de Paquetes (PER) y la medida correspondiente a nivel de bits es Tasa de Errores de Bits (BER). El PER y BER son distribuciones estocásticas y un nivel específico, por ejemplo BER del 2,4% para GSM, se define como límite de sensibilidad. El límite de sensibilidad puede ser diferente según el protocolo y el estándar. En el caso de comunicaciones ISM en la banda sub-GHz, la sensibilidad máxima permitida se especifica en ETSI EN300220-1 v3.1.1. según la ecuación. 1:

En la ecuación. 1, RBW es el ancho de banda del receptor. La sensibilidad máxima permitida aumentará con el aumento del ancho de banda del receptor y la razón de esto es que la potencia de ruido térmico N introducida en el receptor aumenta a medida que aumenta el ancho de banda del receptor, ecuación. 2:

N = k - T<■>RBW<Eqn. 2>Donde k es la constante de Boltzmann en julios por Kelvin (aprox. 1,381 x10<-23>J/K) y T es la temperatura en Kelvin. Una señal recibida S, con la mayoría de las técnicas de modulación, tendrá que estar por encima del ruido térmico y una relación señal-ruido, SNR, se define según la ecuación 3:

SNR = -<Eqn. 3>Como se mencionó anteriormente, el receptor decodificará una señal recibida S en bits y la sensibilidad generalmente se define en BER. Una medida alternativa de la calidad de la señal recibida puede ser la energía recibida por bit E<b>versus ruido ecuación 5:

Eb

NEqn. 5 La relación entre el BER y E<b>/N es conocida en la técnica y puede modelarse con precisión, véase, por ejemplo "Analyze VER Performance of Wireless FSK System", Hamood Shehab Hamid et al., Microwaves & RF; noviembre de 2009, vol. 48, número 11, p80.

Para maximizar el presupuesto de enlace de una comunicación inalámbrica, la fracción presentada en la ecuación 5 anterior debe maximizarse. Esto se logra aumentando la energía por bit E<b>o disminuyendo el ruido N. Un enfoque sencillo sería aumentar la energía por bit E<b>aumentando la potencia de transmisión, pero esto no siempre es posible debido a limitaciones regulatorias; por ejemplo, las regulaciones que rigen el uso de las bandas ISM en Europa especifican una potencia de transmisión máxima. La energía es potencia en el tiempo y si una ráfaga de transmisión de una potencia P consta de n bits y el tiempo de transmisión es t<trans>, la energía por bit E<b>puede describirse según la ecuación 6:

Como se ve en la ecuación 6, aumentando el tiempo de transmisión t<trans>es una forma alternativa de aumentar la energía por bit E<b>. Esto se logra simplemente disminuyendo la tasa de bits de la transmisión, ya que hacerlo requerirá un mayor tiempo de transmisión t<trans>para transferir el mismo número de bits n.

La ecuación 2 enseña que el ruido aumentará con el ancho de banda del receptor, RBW y la ecuación 6 enseña que disminuir la tasa de bits aumentará la energía por bit, E<b>. En consecuencia, una tasa de bits baja recibida en un ancho de banda estrecho aumentará el presupuesto del enlace, aumentando así potencialmente el alcance del enlace. Generalmente, los dispositivos electrónicos en general y los dispositivos electrónicos que comprenden circuitos de radiofrecuencia en particular utilizan uno o más osciladores para generar frecuencias base utilizadas para, por ejemplo, reloj interno. El oscilador suele estar conectado a un sintetizador de frecuencia que se utiliza para generar señales de frecuencias relevantes para el dispositivo electrónico. En consecuencia, el oscilador suele ser la fuente más importante de errores de frecuencia en un dispositivo electrónico. La siguiente sección detallará esto y de la explicación anterior queda claro que, independientemente de la terminología utilizada, por ejemplo reloj, oscilador, etc., se refiere al mismo grupo básico de componentes y funciones.

Tener un ancho de banda de receptor estrecho hará que el nodo receptor sea más sensible a la deriva de frecuencia (tanto la propia como la del transmisor de la unidad central). La deriva de frecuencia surge de la inexactitud del oscilador que alimenta el sintetizador del circuito de RF. Normalmente se trata de un oscilador de cristal, XO, o en dispositivos menos sensibles al precio, un oscilador de cristal con temperatura controlada, TCXO, o incluso un oscilador de cristal controlado por horno, OCXO. La frecuencia del oscilador tendrá un error inherente de unas primeras Partes Por Millón, PPM, una deriva de temperatura de una segunda PPM y una deriva debido al envejecimiento de una tercera PPM. El error de frecuencia en el peor de los casos es la suma del primer, segundo y tercer PPM. Si la frecuencia de funcionamiento es por ejemplo 869,5 MHz, la tasa de bits de 2,4 kbps (como la que podría usarse para un canal de largo alcance) y el ancho de banda del receptor es de 5 kHz (como también podría usarse para un canal de largo alcance), una imprecisión de la frecuencia del oscilador de poco más de 5 PPM sería suficiente para que el RBW quedara fuera de la banda de interés. Por lo general, la unidad central del sistema de monitorización de seguridad comprende un oscilador (y por lo tanto un reloj) relativamente preciso, en comparación con el nodo, que generalmente está controlado por temperatura o por horno, pero con anchos de banda del receptor por debajo de 5 kHz será un desafío, o al menos costoso, para que la Unidad Central tenga un oscilador lo suficientemente preciso para garantizar una frecuencia de transmisión lo suficientemente precisa como para caber dentro de la ventana del receptor dado su estrecho ancho de banda del receptor (RBW). El error de frecuencia, como entiende el experto, en el peor de los casos será la suma del peor error de frecuencia del nodo sumado al peor error de frecuencia de la unidad central (cuando las dos frecuencias se han separado). Para complicar aún más las cosas, las limitaciones comerciales implican que los nodos deben producirse a bajo coste, mientras que los osciladores de alta precisión son caros. Además, y de manera muy significativa, normalmente se espera que las instalaciones de sistemas de monitorización de seguridad tengan una vida útil de 10 años o más, por ejemplo 15 años. En este tipo de escala de tiempo, se puede esperar que incluso los osciladores controlados por cristal más caros presenten una desviación de frecuencia significativa, debido al envejecimiento del cristal, particularmente, por ejemplo, en instalaciones donde la calidad del aire es mala. En consecuencia, durante la vida útil de diseño de una instalación, es necesario hacer algo para abordar la deriva de frecuencia del oscilador.

En consecuencia, es necesario hacer algo para abordar el problema de la deriva de frecuencia, especialmente la derivada del envejecimiento del cristal, en sistemas con anchos de banda de receptor estrechos, para permitir que los sistemas instalados funcionen de manera confiable durante una vida útil de entre 10 y 15 años.

La Figura 3 es un dibujo esquemático que muestra características de un nodo del sistema de monitorización de seguridad según una realización de la invención. En este caso, el nodo es una cámara de vídeo como la cámara 126 de vídeo que está montada en la cocina, como se muestra en la figura 1. El nodo incluye un transceptor 340 de nodo de radiofrecuencia acoplado a una antena 330. Un controlador 350 está acoplado al transceptor y también al sensor 310 de imagen de la cámara de vídeo. El controlador 350 está acoplado a un oscilador 360 controlado por cristal, que también puede estar acoplado al transceptor. El controlador también está acoplado a un sensor 320 de movimiento integral y a una memoria 370. Una batería 380 proporciona energía al nodo, en particular alimentando el controlador, el sensor de imagen y el detector de movimiento. La cámara de video incluye una disposición 315 de lente para formar una imagen en el sensor 310 de imagen. Opcionalmente, el nodo incluye una fuente 325 de luz infrarroja adecuada para iluminar imágenes detectables por el sensor de imagen. El transceptor 340 de nodo es sintonizable. En particular, el transceptor 340 de nodo se puede sintonizar a frecuencias para que coincidan con las transmitidas o recibidas por el primer y segundo transceptores de la puerta 110 de enlace.

En los sistemas de monitorización de seguridad según realizaciones de la invención, la unidad central es capaz de usar al menos dos modos de comunicación para comunicarse con los nodos del sistema: un protocolo de comunicación de alcance normal (con una primera configuración) y un protocolo de comunicación de largo alcance (con una segunda configuración). El protocolo de comunicación de alcance normal comprende uno o más canales de comunicación de alcance normal, y el protocolo de comunicación de largo alcance comprende uno o más canales de comunicación de largo alcance. Los sistemas de monitorización de seguridad según las realizaciones de la invención pueden configurarse para usar solo uno de los canales de comunicación de alcance normal para el protocolo de comunicación de alcance normal y solo uno de los canales de comunicación de largo alcance para el protocolo de comunicación de largo alcance. Los canales de comunicación de largo alcance definidos por el protocolo de comunicación de largo alcance tienen una tasa de bits más baja y un ancho de banda de receptor más pequeño que los correspondientes canales de comunicación de alcance normal definidos por el protocolo de alcance normal.

La forma más eficaz de mejorar el alcance es aumentar la sensibilidad. Si uno pretende mejorar la sensibilidad con respecto a la proporcionada por un estándar, por ejemplo para un canal de tasa de datos de 38,4 kbit/s en 10 dB, normalmente es necesario reducir considerablemente la tasa de bits. Para obtener una mejora adecuada en la sensibilidad, generalmente se requerirá una tasa de bits baja de kilobits por segundo, por ejemplo de 5 kbps o menos, por ejemplo 2,4 kbps. Para darle a un receptor, como un receptor en la unidad central, una sensibilidad óptima, el índice de modulación se mantiene preferiblemente cerca de h=1, por lo que con una tasa de bits de 2,4 kbps la desviación podría establecerse en alrededor de 1,2 kHz. Esto da un ancho de banda ocupado bastante estrecho de aproximadamente 3,9 kHz.

Este ancho de banda bastante estrecho impone requisitos estrictos a la precisión de la sincronización del reloj entre los nodos y la unidad central. Usando 2,4 kbps necesitaríamos tener una precisión de 0,5-1 ppm o mejor que 600-900 Hz. Esto requeriría osciladores costosos y precisos y todavía existen desafíos reales para manejar el envejecimiento y la estabilidad a largo plazo. Más adelante también habrá una rápida disminución de la sensibilidad dependiendo de la capacidad del receptor para rastrear la portadora y ajustar los filtros.

Los problemas con los altos requisitos de sincronización del reloj significan que sería difícil o incluso imposible lograr la sincronización del reloj entre la unidad central y los nodos, incluso con los osciladores más precisos. Por lo tanto, parecería necesario un enfoque diferente.

Se definió un canal de banda estrecha estándar de 25 kHz y el BW ocupado aproximado de la señal se estableció en 4 kHz.

La solución adoptada para las realizaciones de la presente invención fue implementar una especie de salto de frecuencia automático asíncrono en un receptor de largo alcance (generalmente, por supuesto, esta es la función de receptor de un transceptor) en la unidad central. Se definió una cierta cantidad de canales que se ciclarían constantemente. La tarea del receptor es encontrar rápidamente el canal que corresponde al desplazamiento de frecuencia entre el transceptor del nodo y el de la unidad central, sin ningún conocimiento previo distinto de la frecuencia central objetivo del canal de banda estrecha (a la que el transceptor del nodo sería nominalmente sintonizado). Al hacer que el preámbulo sea lo suficientemente largo para captar el peor caso en el que simplemente se perdió el canal de transmisión, el esquema de salto asíncrono no debería perder ningún paquete.

Se estableció una frecuencia de canal objetivo en el centro del canal de largo alcance y, dependiendo de la precisión de la sincronización del reloj entre el reloj del nodo y el reloj de la unidad central, existe un desplazamiento de frecuencia desconocido. Este desplazamiento desconocido queremos traducirlo a un subcanal conocido. Para lograr esto, el canal de largo alcance se divide en varios canales virtuales (virtuales en el sentido de que son subcanales analógicos contiguos que no están separados por bandas de guarda), en función de la resolución del canal necesaria para obtener una sensibilidad suficientemente buena. El modo de comunicación de largo alcance utiliza una señal modulada en frecuencia de banda estrecha. Los nodos del sistema normalmente utilizarán un cristal estándar y generalmente intentarán transmitir lo más cerca posible del centro del canal de largo alcance que se utiliza (por supuesto, determinado en función de la frecuencia de su propio oscilador de cristal). El receptor (de largo alcance) de la unidad central buscará continuamente preámbulos en los subcanales y tan pronto como haya un bloqueo en un preámbulo, la unidad central intentará encontrar una palabra de sincronización válida. Si el receptor (de largo alcance) de la unidad central logra recibir el mensaje, enviará un acuse de recibo al nodo, preferiblemente en el mismo subcanal que se utilizó para recibir la palabra de sincronización válida. Esta confirmación se puede enviar rápidamente y se supone que el oscilador de cristal del nodo será estable en este período de tiempo y el nodo debería poder recibir la confirmación (paquete) de la unidad central. Con el ancho de banda elegido para cubrir establecido en aproximadamente 20 kHz, se pueden usar 10 subcanales con un espaciado de canales de 2 kHz para cubrir todo el ancho de banda. Claramente, estos parámetros se pueden ajustar adecuadamente en función del sistema particular y del rendimiento del sistema requerido. Así, por ejemplo, menos de 10 subcanales, por ejemplo se pueden utilizar 5, 6, 7, 8 o 9 subcanales. Igualmente pueden estar previstos más de 10 subcanales, por ejemplo se pueden proporcionar 11, 12, 13, 14 o 15 canales. De manera similar, no es necesario que la separación entre canales sea de 2 kHz sino que puede estar, por ejemplo, en cualquier punto del rango de 1,5 a 3 kHz.

De este modo, se controla la unidad central para escanear continuamente a través del conjunto de pseudo canales e intentar detectar el canal que está utilizando el nodo basándose en el desplazamiento individual y la inexactitud de su cristal. Cuando se encuentra un preámbulo válido, se detiene el ciclo de la unidad central a través de los canales, se realiza una sincronización del reloj y se verifica la palabra de sincronización para ver si es un mensaje del sistema (es decir, se determina si la palabra de sincronización es válida o no para el sistema). Tras la detección de un paquete válido, o de que el preámbulo, sincronización, CRC son correctos, se envía un acuse de recibo, por ejemplo según las regulaciones ETSI, en la misma frecuencia y en el canal/frecuencia real del paquete recibido.

El mayor desafío aquí es que los canales no están bien definidos con bandas de guarda, sino que son simplemente una colección de canales analógicos dispersos en el canal discreto que hemos definido, y el receptor de la unidad central (de largo alcance) tiene que decidir cuál es el canal más fuerte y poder fijar el preámbulo de ese canal. El desafío de este enfoque es el tiempo que lleva escanear todos los subcanales virtuales y determinar rápidamente si hay un preámbulo válido o no. Para resolver esto utilizamos la firma digital (a veces denominada Llegada de Señal Digital DSA) de un preámbulo válido para que el receptor en solo dos bits pueda decidir si el preámbulo es válido o no, y si no, el receptor debe saltar al siguiente subcanal. La falta de bandas de guarda es un desafío, pero lo mitigamos restringiendo la dinámica para usar solo largo alcance en señales débiles. Después de una detección de preámbulo válida, todavía tenemos suficientes bits de preámbulo para realizar una recuperación completa del reloj y una medición de compensación de frecuencia.

Los canales de comunicación de alcance normal configurados pueden ser utilizados por todos los nodos cuyos presupuestos de enlace permitan una comunicación de alcance normal. Esto será posible a menudo para aquellos nodos correspondientes al interior de unas instalaciones determinadas, por ejemplo una casa o un apartamento. Pero los nodos que están colocados demasiado lejos de la unidad central, o para los cuales es probable que la atenuación de la señal sea mayor de lo normal por otras razones (por ejemplo, como consecuencia de la atenuación por paredes/suelos, etc. entre la unidad central y el nodo relevante), para poder comunicarse utilizando el protocolo de comunicación de alcance normal se puede disponer para comunicarse utilizando el canal de comunicación de largo alcance configurado. Esto puede ser por ejemplo nodos montados en un garaje independiente o adosado, letrina, caseta de piscina, etc. También hay situaciones en las que, aunque la unidad central y todos los nodos de una instalación se encuentran a 10, 20 o 30 metros, uno o más de los nodos pueden estar ubicado de manera que las señales de RF entre el nodo y la unidad central sufran una atenuación considerablemente mayor en comparación con las señales que pasan entre la unidad central y la mayoría de los otros nodos de la instalación. Por ejemplo, los nodos afectados pueden estar en otro piso de la unidad central, por ejemplo en un sótano o ático, y la construcción de los techos/pisos intermedios puede ser tal que las señales de RF se atenúen significativamente al pasar a través de los mismos. Normalmente, esto puede ocurrir cuando la construcción incluye estructuras metálicas o refuerzos, hormigón de alta densidad o similares. Pueden ocurrir problemas similares incluso entre habitaciones del mismo piso, ya sea mediante el uso de estructuras metálicas o refuerzos, hormigón de alta densidad o incluso con paredes intermedias revestidas con libros o archivos, por ejemplo. Además, puede haber casos de uso particulares para ciertos nodos que causan que el balance del enlace se deteriore; un ejemplo no limitante podrían ser sensores colocados dentro de refrigeradores, congeladores u otros aparatos que tienen un efecto de protección contra las ondas de radio.

En los sistemas de monitorización de seguridad según realizaciones de la invención que tienen tanto un transceptor de largo alcance como un transceptor de alcance normal, la Unidad Central generalmente estará dispuesta para monitorizar continuamente el canal de comunicación de largo alcance configurado y el canal de comunicación de alcance normal configurado (a menos que el transceptor correspondiente esté transmitiendo). Esto significa que en dichos sistemas hay al menos un receptor (generalmente un transceptor que funciona en modo de recepción) de la o las Unidades Centrales en el sistema de monitorización de seguridad escuchando cada canal configurado.

Cuando se instala un nuevo nodo en un sistema de monitorización de seguridad, normalmente necesita iniciar sesión en la Unidad Central del sistema. Un procedimiento de inicio de sesión generalmente comprende el intercambio de claves de seguridad y configuraciones del sistema, etc. El procedimiento de inicio de sesión generalmente lo inicia el nodo que desea iniciar sesión, transmitiendo el nodo, secuencialmente en cada uno de los canales de comunicación disponibles para el nodo, una baliza de inicio de sesión (un mensaje "HOLA") que comprende un mensaje compuesto por un preámbulo, una palabra de sincronización y una carga útil. Después de que se transmite cada baliza de inicio de sesión, el nodo espera (en modo de recepción) una respuesta de la Unidad Central; si no se recibe respuesta, el nodo cambia el canal de comunicación y envía una nueva baliza de inicio de sesión. Si se recibe una respuesta de la Unidad Central, el nodo continúa con el procedimiento de inicio de sesión en el canal de comunicación en el que se recibió la respuesta.

El inicio de sesión inicial es, desde una perspectiva de frecuencia, de bucle abierto. El nodo no tiene ningún concepto de su frecuencia en relación con la Unidad Central más que quizás, por ejemplo, un desplazamiento calibrado de fábrica. Si el RBW del dispositivo receptor está en la región por encima de 50 kHz, esto no suele ser un problema importante, pero si el RBW está por debajo de 10 kHz, existe el riesgo de que la baliza de inicio de sesión se transmita a una frecuencia fuera del canal de comunicación previsto. Cabe señalar que no es necesario que los transceptores del nodo y de la unidad central funcionen con el mismo ancho de banda del receptor. Por ejemplo, si la unidad central aumenta su potencia transmitida, el nodo puede reducir su RBW. El nodo/CU de los presupuestos del enlace Rx/Tx debe estar equilibrado con respecto a toda la cadena del receptor.

Se puede intentar iniciar sesión mediante un nodo en el canal de largo alcance configurado si no se puede iniciar sesión en los canales de alcance normal disponibles. Alternativamente, la Unidad Central puede indicarle a un nodo (que ya ha iniciado sesión en la Unidad Central) que cambie al canal de comunicación de largo alcance configurado, en cuyo caso se puede comunicar una frecuencia o un desplazamiento de frecuencia relacionado con la frecuencia actualmente ocupada desde la Unidad Central al nodo. Por ejemplo, la unidad central puede ordenar el cambio basándose en instrucciones del CMS. Por ejemplo, cuando un sistema de alarma sufre problemas recurrentes de monitorización con un nodo en particular (el nodo no logra comunicarse con la unidad central durante un cierto período de tiempo), el personal de servicio del CMS puede resaltar esto y una posible solución sería cambiar a una configuración de largo alcance.

Además, la CU puede tener una funcionalidad en sí misma para determinar si debe haber un cambio de protocolo. En particular, la unidad central puede configurarse para determinar el RSSI de señales recibidas desde los distintos nodos del sistema. Si la unidad central determina que el RSSI de un nodo que utiliza el modo de comunicación de larga distancia es superior a un cierto umbral (lo que significa una intensidad de señal recibida superior a la esperada), la unidad central puede indicarle al nodo correspondiente que cambie del modo de largo alcance al modo estándar. Por supuesto, tal transición significa que el nodo relevante se beneficiará de un canal de comunicación de mayor ancho de banda hacia la unidad central, lo que significa que se pueden enviar alertas y otros mensajes desde ese nodo a la unidad central en menos tiempo, lo que resulta en un menor consumo de batería en el nodo y, por tanto, una duración potencialmente mayor de la batería.

En realizaciones de la invención, un nodo puede configurarse para "recordar" el largo alcance como el protocolo preferido, por ejemplo, habiéndolo aprendido en la instalación inicial. Esto significaría que en el caso de cambio de batería o pérdida de comunicación con la unidad central, estos casos desencadenan una nueva secuencia de inicio de sesión desde el nodo, el nodo en este caso iniciaría la nueva secuencia de inicio de sesión utilizando un largo alcance (segunda configuración) en lugar de un canal normal (primera configuración). Además, o alternativamente, los nodos del sistema pueden configurarse para "recordar" los parámetros de comunicación de su última sesión de comunicación, ya sea de largo alcance o estándar, y para utilizar esos parámetros recordados la próxima vez que intente comunicarse con la unidad central.

Generalmente la Unidad Central es la maestra y la frecuencia que utiliza como canal de comunicación de largo alcance es la que se debe utilizar. Los nodos que reciben mensajes en el canal de comunicación de largo alcance están configurados para ajustar su frecuencia a la de la Unidad Central, por ejemplo este sería el caso donde se establece la comunicación y el inicio de sesión pero el nodo detecta un pequeño error de frecuencia al recibir la transmisión de la CU. Este error se compensa en el nodo, teniendo cada transceptor un registro que indica el desplazamiento de frecuencia entre la frecuencia central del RBW sintonizado y la frecuencia medida del mensaje recibido.

Si la Unidad Central recibe un mensaje de un nodo, puede opcionalmente reconocer el mensaje en la misma frecuencia central en la que se recibió el mensaje, pero hacer que el reconocimiento especifique un desplazamiento de frecuencia de la frecuencia actual que el nodo debe usar para todas las comunicaciones futuras. Esto puede emplearse como un acuse de recibo típico en todos los acuses de recibo enviados desde la Unidad Central en el canal de comunicación de largo alcance.

Alternativamente, y preferiblemente, la unidad central puede configurarse para utilizar el estrecho ancho de banda de la modulación de las señales de largo alcance procedentes de los nodos. Cuando el receptor de largo alcance de la unidad central se conecta al preámbulo del nodo, el receptor obtiene una estimación aproximada de la precisión del cristal del nodo en comparación con el cristal de la unidad central. También puede determinar una estimación de la distancia en Hz entre la frecuencia central del transceptor de largo alcance de la unidad central y la frecuencia central del transceptor de nodo. Esta información se puede almacenar y comparar con un valor umbral predeterminado, y si está fuera de ciertos límites, la discrepancia se puede devolver al nodo con una sugerencia (o instrucción) para actualizar el desplazamiento de su cristal (para reducir el desplazamiento de frecuencia entre el transceptor del nodo y el transceptor correspondiente de la unidad central). Es importante destacar que esta técnica se puede utilizar tanto para rastrear y mejorar la comunicación en cambios de cristales semirápidos, como para compensar de manera más general el envejecimiento de los cristales. El envejecimiento ocurre en todos los cristales, en los nodos y en las unidades centrales, pero es la diferencia entre el receptor y el transmisor lo que es crítico y al alinear todos los nodos con el cristal de la unidad central los efectos del envejecimiento ya no serían un problema. La inexactitud del cristal de la unidad central no afectaría al sistema, solo la precisión en la medición de la frecuencia compensada por la unidad central y la resolución de la compensación de frecuencia y la capacidad de los nodos para manejar cambios rápidos en el medio ambiente, como la temperatura. Se apreciará que este enfoque para compensar los efectos del envejecimiento de los cristales, y en particular las diferencias entre los efectos del envejecimiento de los cristales en los nodos y en la unidad central, es de relevancia general y no se limita en su aplicación a sistemas que incluyen múltiples modos de comunicación (es decir, no es aplicable únicamente a sistemas que proporcionan canales de comunicación tanto estándar como de largo alcance).

Limitación de instalación

Normalmente, en los sistemas de monitorización de seguridad convencionales se establece un límite mínimo de intensidad de señal recibida (RSSI), y para que un nodo se instale en el sistema, el nodo debe estar lo suficientemente cerca de la unidad central para recibir señales de la unidad central por encima de ese nivel de señal. Por ejemplo, dicho límite puede establecerse en, por ejemplo -82 dBm. Lo más importante es que queremos tener un margen de al menos 20 dB para poder hacer frente a condiciones de desvanecimiento del enlace.

Los presupuestos de energía pueden establecerse de manera que la operación estándar y de largo alcance se superpongan, por ejemplo aproximadamente 10 dB, de modo que habría una alta probabilidad de que el modo estándar funcione la mayor parte del tiempo y, por lo tanto, el largo alcance podría usarse en gran medida como retroceso. Dado que el canal de largo alcance no sólo tiene una tasa de bits más baja, sino que también agrega diversidad de frecuencia, efectivamente agrega algo de robustez adicional al enlace.

Banda de frecuencia

La banda 869,4-869,65 MHz permite un ciclo de trabajo del 10 % y una potencia máxima de 500 mW ERP, que está 12 dB por encima de los demás canales de alarma utilizados. Aunque se ha descrito el uso de sólo un canal de largo alcance, se puede proporcionar más de un canal si es necesario.

Presupuesto energético

Uno de los principales desafíos con una tasa de bits más baja es cumplir con el presupuesto energético objetivo. La tasa de bits más baja consumirá más energía para los mismos datos de tráfico, por lo que esencialmente existe la necesidad de disminuir la cantidad de datos que deben transferirse para cumplir con el presupuesto de energía. Un objetivo sensato de duración de la batería para los nodos es 5 años de servicio, y los principales factores limitantes son: consumo de corriente de segundo plano en modo de suspensión, actualización periódica y detección de manipulación. En comparación, las interacciones de alarma son raras.

Banda de frecuencia y canales adicionales

Aunque la implementación descrita de largo alcance utiliza solo un canal de 869,4-869,425 MHz, podría ser beneficioso implementar soporte para más canales, por ejemplo para limitar el impacto en otros sistemas en áreas donde hay muchas fuentes de RF competitivas. Por ejemplo, debería ser posible ejecutar hasta 10 canales en la misma banda. La banda 869,65-869,7 MHz es una banda de alarma restringida a 25 mW ERP y esta banda sería adecuada para ejecutar el canal de largo alcance, y dos canales deberían ser compatibles en esta banda.

La estructura de paquetes de las comunicaciones descritas en el presente documento son estructuras conocidas que comprenden preámbulo, palabra de sincronización y datos. Dependiendo de la estructura de transmisión utilizada, por ejemplo transmisión en bloque, etc., los mensajes de datos pueden contener identificadores de paquete, identificación del remitente, identificador del destinatario y/o contadores y la longitud de los paquetes puede ser, por ejemplo, predeterminado, configurable, negociable, etc. Los paquetes pueden estar cifrados y puede haber una Verificación de Redundancia Cíclica, CRC, incluida en el paquete. El experto sabrá cómo formar paquetes que permitirán la implementación de las realizaciones descritas en el presente documento.

Los paquetes largos sólo deberían permitirse en buenas condiciones de red, al menos a menos que se implemente la corrección de errores directos. Dado que el canal de largo alcance apunta a condiciones de enlace débil, es razonable aceptar una limitación de la longitud máxima de la carga útil.

A la hora de elegir las frecuencias y la tasa de transmisión, se deben tener en cuenta las normas vigentes en la región donde se implementa el sistema de seguridad. En Europa, los sistemas de radio para sistemas de monitorización de seguridad comúnmente utilizan frecuencias de radio ISM (Industrial Scientific and Medical) alrededor de 868 MHz (la banda 863-870 MHz). Bandas similares, pero centradas en diferentes frecuencias, se asignan de manera similar para los mismos fines en otros territorios. Por ejemplo, en EE.UU., Canadá, Chile, Colombia, Costa Rica, México, Panamá y Uruguay la banda de 915 MHz abarca entre 902-928 MHz, mientras que en Australia, Perú y Brasil abarca entre 915-928 MHz, y en otros países otras partes de una Están disponibles bandas de 915-928 MHz. En Europa, los ciclos de trabajo en las bandas ISM están regulados por las secciones pertinentes de la última revisión armonizada de la norma ETSI EN300220. Esta norma define, al momento de esta aplicación, las siguientes subbandas y sus ciclos de trabajo permitidos:

g(863.0 - 868,0 MHz): 1%

g1(868.0 - 868,6 MHz): 1%

g2(868.7 - 869,2 MHz): 0,1%

g3(869.4 - 869,65 MHz): 10%

g4(869.7 - 870,0 MHz): 1%

Las realizaciones de la invención implementadas en Europa pueden hacer uso de las subbandas g1 y g2, donde la Potencia Radiada Efectiva (ERP) permitida es de 25 mW (+14 dBm), con un ciclo de trabajo del 1% para la comunicación entre la Unidad 110 Central. y los nodos. Normalmente, los sistemas están configurados para ofrecer opciones de frecuencias predefinidas en cada una de las bandas g1 y g2. En dichos sistemas, se pueden ofrecer canales de alta velocidad y otros canales ofrecidos en la subbanda g3, que tiene una ERP permitida de 500 mW (+27 dBm) con un ciclo de trabajo del 10%. Nuevamente, se puede preseleccionar más de una frecuencia en esta banda para habilitar opciones alternativas. Pero se apreciará que la invención no se basa en el uso de la subbanda g3; se podrían reservar canales dentro de las subbandas g1 o g2. Si el sistema de monitorización de seguridad se implementa en otro territorio, se anticipa que las bandas de RF asignadas a los sistemas de seguridad y alarma, o disponibles para tal uso incluso si no están asignadas específicamente, también brindarán oportunidades para preseleccionar algunas frecuencias para velocidad normal, funciones de control y mensajería, al tiempo que permite preseleccionar otras para su uso como canales de largo alcance en el contexto de la invención.

Normalmente, los canales o la configuración de velocidad normal pueden funcionar entre 30 y 45 kbit/s; 38,4 kbit/s. "Largo alcance" puede equivaler a 0,6 a 14,4 kbit/s, por ejemplo 4,8 kbit/s o 2,4 kbit/s.

Enviar la misma cantidad de datos por radio de largo alcance llevará más tiempo debido, entre otras razones, a la menor tasa de bits. Cuanto más tiempo esté activa la radio, más batería se consumirá. Esto significa que, en general, si podemos transmitir paquetes por radio estándar, deberíamos usarlo.

Agilidad del canal

Para admitir cambios rápidos a canales de largo alcance, el sistema debe configurarse para admitir el cambio de canal sin necesidad de iniciar sesión, ya que una secuencia de inicio de sesión completa generalmente requiere que se envíen muchos paquetes en ambas direcciones. Así, por ejemplo, un canal (o subcanal) de cambio de nodos debería continuar su funcionamiento en el nuevo canal como si nada hubiera cambiado. Y una puerta de enlace (unidad central) debe aceptar un canal de cambio de nodo sin necesidad de iniciar sesión.

Comportamiento del nodo

Ciclo de saludo opcional/esquema de arranque en frío: cuando un nodo ingresa a su ciclo de saludo para buscar unidades centrales, debe incluir sus canales de largo alcance disponibles.

Fijación del canal: es preferible que un nodo esté configurado para permanecer en el canal donde recibió un ACK por última vez, es decir, en el canal donde tuvo un enlace funcional por última vez.

Esquema de retroceso de nodo opcional: Cuando un nodo no recibe el ACK requerido en respuesta a la transmisión de un mensaje (preámbulo, palabra de sincronización, datos), utilizará la siguiente secuencia para intentar enviar el mensaje (paquete). La lista comienza en un canal estándar:

1. Reintentar el paquete x veces (por ejemplo, 10 veces) en el canal actual

2. Reintentar el paquete y veces (por ejemplo, de 3 a 5 veces) en los canales de largo alcance del nodo disponibles 3. Reintentar una vez en todos los canales estándar

4. Reiniciar ciclo Hola

Comportamiento de la Unidad Central

Normalmente existen diferentes requisitos durante la instalación y el modo de funcionamiento normal.

Modo de operaciones

Durante el funcionamiento normal del sistema, la preferencia es siempre utilizar tasas Estándar, si es posible. Esto es principalmente para conservar la batería, pero también tendrá otros efectos benignos, como contaminar menos la banda de frecuencia y volver a iniciar sesión más rápido si es necesario.

Si un nodo está en largo alcance, pero el RSSI (medido por la unidad central) indica que debería funcionar en tasas Estándar, la unidad central puede configurarse para emitir un impulso para mover ese nodo a Estándar.

Modo de instalación

Uno de los beneficios de la propuesta de largo alcance es que puede hacer que la experiencia de instalación del sistema (y la experiencia de instalación de nuevos nodos) sea más fácil y menos complicada para los instaladores. Esto significa que los sistemas pueden configurarse de tal manera que el proceso de instalación de un nodo de largo alcance no difiera para el instalador de manera significativa de la instalación de un nodo de alcance estándar.

Por lo tanto, durante la instalación, la unidad central y el nodo de largo alcance se pueden configurar para que funcionen juntos automáticamente para dirigir el nodo al mejor protocolo según los criterios de aceptación. Por lo tanto, es posible que el nodo siga previsiblemente el comportamiento expuesto anteriormente, mientras que la Unidad Central intentará tomar decisiones más informadas.

Un nodo con RSSlnodo < el nivel RSSI más bajo aceptable para instalar un nodo de rango estándar (Sinst) será forzado a Largo Alcance, para asegurarse de que se cumplan los criterios de aceptación de RSSI y reciba valores RSSI en Largo Alcance.

Cuando la Unidad Central sale del modo Instalación ejecutará una evaluación en el RSSI actual si el nodo está en un canal de Largo Alcance:

evalúa RSSI estándar<Fuerza a largo alcance, si RSSI < Sinst>

Sin acción - de lo contrario

Aunque en general los sistemas de monitorización de seguridad según las realizaciones de la invención estarán configurados de manera que los nodos inicialmente intentarán comunicarse con la unidad central usando un canal de comunicación estándar en lugar de un canal de largo alcance, en cambio pueden configurarse de manera que inicialmente intenten comunicarse utilizando un canal de largo alcance. Posteriormente, la unidad central puede mover dicho nodo a un canal de comunicación estándar si el RSSI medido indica una intensidad de señal adecuadamente alta. Pero debido a la mayor tasa de bits proporcionada por los canales de comunicación estándar, generalmente se prefiere configurar el sistema y los nodos para que los nodos siempre intenten comunicarse inicialmente utilizando un canal de comunicación estándar.

Además, los nodos que se comunicaron exitosamente por última vez con la unidad central usando un canal de largo alcance pueden, debido a la rigidez del canal, también intentar inicialmente comunicarse con la unidad central usando el canal de largo alcance almacenado y luego saltar de frecuencia a través de los otros canales de largo alcance para establecer comunicación a través de cualquier subcanal de largo alcance. Posteriormente, la unidad central puede mover dicho nodo a un canal de comunicación estándar si el RSSI medido indica una intensidad de señal adecuadamente alta.

Modo interactivo

Consideremos ahora la provisión de funcionalidad de largo alcance en el caso de un nodo de contacto magnético. Normalmente, los nodos de contacto magnético pueden configurarse como nodos de escucha después de hablar (LAT). Esto significa que la unidad central sólo puede hablar con este nodo después de que el nodo haya hablado por primera vez con la unidad central, y sólo durante un breve período desde que el nodo habló con la unidad central.

LAT significa Escuchar Después de Hablar. Lo que significa que el nodo escucha paquetes de la Unidad Central un corto período después de haber enviado sus propios paquetes a la Unidad Central.

Un nodo basado en LAT sólo se comunicará con la Unidad Central bajo dos condiciones principales:

1. Si pasa algo con el nodo, es decir, se viola el contacto magnético.

2. Durante las actualizaciones periódicas para verificar que el nodo aún esté vivo.

La actualización periódica para un imán puede rondar los 7 minutos, pero para un nodo de Largo Alcance tendrá que ser menos frecuente debido al consumo de batería.

Con la introducción de Largo Alcance, ahora existe el requisito de informes RSSI más frecuentes, además de poder emitir el comando empujar a los nodos si es necesario moverlos entre Largo Alcance y Estándar.

Para solucionar esto, se propone introducir un modo para el nodo que podría denominarse modo interactivo. Durante la instalación de los nodos donde este requisito es válido, la unidad central reducirá la tasa de informes periódicos en los nodos para asegurarse de que la unidad central pueda comunicarse con ellos de manera oportuna.

Este método también se puede utilizar para el mismo tipo de nodos para permitir actualizaciones FOTA (Firmware Sobre El Aire) más rápidas y deterministas.

Para que la Unidad Central realice el cambio entre Largo Alcance y Estándar, la unidad central puede emitir instrucciones a los nodos según una u otra de las dos opciones siguientes, aunque, por supuesto, se pueden utilizar métodos alternativos en su lugar:

Conservar credenciales

Esta opción permite que el nodo no realice un inicio de sesión completo en el nuevo canal. En lugar de eso, simplemente cambiará de frecuencia y continuará como si nada hubiera pasado. Esto se puede habilitar utilizando la funcionalidad de agilidad del canal.

Habilitación de envío inmediato

Esta opción requiere que el nodo envíe inmediatamente un informe de estado periódico una vez que haya cambiado de frecuencia. Esto puede ser configurado por la Unidad Central como una forma de verificar inmediatamente que un interruptor ha funcionado. Una confirmación fallida del estado periódico forzará al nodo a entrar en su ciclo de saludo.

Se apreciará que según las alternativas no reivindicadas, el sistema de monitorización de seguridad no necesita incluir una estación 200 central de monitorización , aunque normalmente la incluirá. La puerta de enlace o Unidad 110 Central puede tener o estar asociada con una o más pantallas para la visualización de imágenes, en movimiento o fijas, y dispositivos de salida de audio tales como altavoces. De modo que un operador pueda ser alertado por cambios de estado detectados por nodos tales como sensores de movimiento, interruptores magnéticos y similares, y pueda ver imágenes y escuchar señales de audio recibidas desde los nodos.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un método para compensar diferencias entre la frecuencia de operación de un oscilador (251) de cristal de una unidad (110) central de un sistema de monitorización de seguridad y un oscilador (360) de cristal de un nodo (114, 118, 125, 126) del sistema de monitorización de seguridad, comprendiendo el método: sintonizar un receptor (230, 232, 234) de la unidad (110) central a un primer subcanal de frecuencia de múltiples subcanales de frecuencia que juntos forman un canal de frecuencia más amplio predeterminado;

escuchar un preámbulo desde el nodo (114, 118, 125, 126) en el primer subcanal de frecuencia;

en el caso de que no se reciba ningún preámbulo válido en el primer subcanal de frecuencia dentro de un período predeterminado, sintonizar el receptor (230, 232, 234) a un segundo de los múltiples subcanales de frecuencia y escuchar un preámbulo desde el nodo (114, 118, 125, 126) en el segundo subcanal de frecuencia; y repetir el proceso de sintonización y escucha hasta que se reciba un preámbulo válido o hasta que se hayan utilizado todos los múltiples subcanales de frecuencia;

en el caso de que se reciba un preámbulo válido en uno de los múltiples subcanales de frecuencia, escuchar una palabra de sincronización, y al detectar una palabra de sincronización válida, se activa un transceptor de radiofrecuencia (230, 232, 234) de la unidad (110) central para transmitir un acuse de recibo en una radiofrecuencia dentro del canal de frecuencia predeterminado;

detectar un desplazamiento entre la radiofrecuencia de la portadora en la que se recibió el preámbulo válido y la frecuencia central del canal de frecuencia predeterminado;

en el caso de que el desplazamiento supere un umbral predeterminado, transmitir desde la unidad (110) central información relativa al desplazamiento para permitir que el nodo (114, 118, 125, 126) ajuste la frecuencia de operación de un transceptor (340) del nodo en base a la información.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende además ajustar la frecuencia de operación del nodo (114, 118, 125, 126) en función de la información relativa al desplazamiento.

3. Una unidad (110) central para un sistema de monitorización de seguridad, teniendo la unidad central al menos un transceptor (230, 232, 234) de radiofrecuencia, y un controlador (250) para controlar al menos un transceptor (230, 232, 234) de radiofrecuencia, siendo configurable la unidad (110) central para proporcionar un primer modo de comunicación RF y un modo de comunicación alternativo de largo alcance, soportando el primer modo de comunicación una tasa de bits máxima mayor que el modo de largo alcance, y soportando el modo de largo alcance un mayor rango de transmisión que el primer modo;

estando configurado el controlador (250) para:

controlar un transceptor (230, 232, 234) de radiofrecuencia de la unidad central para sintonizar uno de los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes que juntos forman el canal de comunicación de largo alcance y escuchar un preámbulo transmitido por un nodo (114,118, 125, 126) del sistema de monitorización de seguridad, y en el caso de que no se detecte ningún preámbulo dentro de un período predeterminado para controlar dicho transceptor (230, 232, 234) de radiofrecuencia de la unidad (110) central para sintonizar otro de los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes para escuchar un preámbulo transmitido por el nodo (114, 118, 125, 126), y repetir este procedimiento hasta que se hayan utilizado todos los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes o hasta que se haya detectado un preámbulo; y, en el caso de que se detecte un preámbulo, escuchar una palabra de sincronización, y tras la detección de una palabra de sincronización válida hacer que un transceptor (230, 232, 234) de radiofrecuencia de la unidad (110) central transmita un acuse de recibo en una radiofrecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance y, posteriormente, se comunique con el nodo usando una radiofrecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance;

en donde la unidad (110) central está configurada, en base a la frecuencia en la que se recibió el preámbulo del nodo (114, 118, 125, 126), para estimar la precisión de un oscilador (360) de cristal del nodo, y si la precisión estimada es menor que un nivel predeterminado para proporcionar una señal de retroalimentación al nodo (114, 118, 125, 126), basándose en esa estimación, para permitir que el nodo (114, 118, 125, 126) compense la inexactitud del oscilador (360) de cristal al sintonizar el transceptor (340) de radiofrecuencia del nodo.

4. La unidad central de la reivindicación 3, en la que la unidad (250) controladora de la unidad (110) central está configurada para transmitir el acuse de recibo en el subcanal de radiofrecuencia en el que se recibió la palabra de sincronización válida.

5. La unidad central de la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en la que la unidad (110) central está configurada para usar el mismo transceptor (230, 232, 234) de radiofrecuencia para transmitir mensajes usando el primer modo de comunicación RF y usando el modo de comunicación de largo alcance.

6. La unidad central de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la que el transceptor (230, 232, 234) de radiofrecuencia de la unidad (110) central que se utiliza para sintonizar los múltiples subcanales de radiofrecuencia diferentes y para escuchar el preámbulo transmitido por el nodo (114, 118, 125, 126) está configurado para utilizar la Llegada de Señal Digital, DSA, para detectar un patrón de preámbulo válido.

7. La unidad central de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en la que la unidad (110) central está configurada para determinar el RSSI para las comunicaciones recibidas desde el nodo (114, 118, 125, 126) usando el modo de comunicación de largo alcance, y opcionalmente en la que en el caso de que el RSSI determinado esté por encima de un umbral predeterminado, la unidad (110) central está configurada para emitir una instrucción al nodo (114, 118, 125, 126) para cambiar del modo de comunicación de largo alcance al primer modo de comunicación.

8. Un nodo (114, 118, 125, 126) para un sistema de monitorización de seguridad, teniendo el nodo un transceptor (340) de radiofrecuencia de nodo configurable para proporcionar un primer modo de comunicación RF y un modo de comunicación alternativo de largo alcance, soportando el primer modo de comunicación una tasa de bits máxima más alta que el modo de largo alcance, y el modo de largo alcance soporta un rango de transmisión mayor que el primer modo; estando configurado el controlador (350) del nodo para:

intentar establecer comunicación con una unidad (110) central del sistema de monitorización de seguridad usando el modo de comunicación de largo alcance mediante:

transmitir un mensaje que comprende un preámbulo seguido de una palabra de sincronización en una frecuencia dentro de un canal de comunicaciones de largo alcance, y

escuchar un acuse de recibo procedente de la unidad (110) central en una frecuencia dentro del canal de comunicaciones de largo alcance;

y, en el caso de que se reciba un acuse de recibo de la unidad (110) central en una de las múltiples frecuencias diferentes, comunicarse con la unidad (110) central utilizando una frecuencia dentro del canal de comunicación de largo alcance;

en el que el controlador (350) de nodo está configurado para utilizar una señal de retroalimentación del oscilador de cristal procedente de la unidad central para compensar la inexactitud del oscilador (360) de cristal al sintonizar el transceptor (340) de radiofrecuencia del nodo.

9. El nodo de la reivindicación 8, en el que el controlador (350) de nodo está configurado para controlar el transceptor (340) de nodo para comunicarse con la unidad (110) central utilizando la frecuencia en la que se recibió un acuse de recibo de la unidad (110) central.

10. El nodo de la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que el nodo está configurado, al activarse inicialmente, para intentar establecer comunicación directa con la unidad (110) central usando el primer modo de comunicación RF, y, si el nodo (114, 118, 125, 126) no puede establecer comunicación directa con la unidad (110) central usando la primera configuración, para intentar establecer comunicación directa con la unidad central usando el modo de comunicación de largo alcance.

11. El nodo de la reivindicación 10, estando configurado además el nodo (114, 118, 125, 126), cuando se intenta establecer comunicación directa con la unidad (110) central usando el primer modo de comunicación RF, para intentar primero la comunicación usando la frecuencia en la que el nodo (114, 118, 125, 126) recibió por última vez un acuse de recibo de la unidad (110) central.

12. El nodo de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, estando configurado además el nodo, al establecer comunicación directa con la unidad (110) central para recibir un acuse de recibo de la unidad central para intercambiar claves de seguridad y configuraciones del sistema usando el modo de comunicación que se usó por el nodo para establecer comunicación directa con la unidad central, y posteriormente para comunicarse con la unidad central directamente usando ese modo de comunicación.

13. Un sistema de monitorización de seguridad que comprende una unidad central según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, y uno o más nodos según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12.

14. Un sistema de monitorización de seguridad según la reivindicación 13, una unidad central según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, o un nodo (114, 118, 125, 126) según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que los múltiples diferentes subcanales de radiofrecuencia son subcanales virtuales contiguos dentro de un canal de comunicaciones de largo alcance que está definido por un par de bandas de guarda.

15. Una unidad central, nodo o sistema de monitorización de seguridad de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 14, en donde la tasa de datos del modo de comunicación de largo alcance es 20% o menos, por ejemplo 10%, de la tasa de datos del primer modo de comunicación RF.